Les type de ROM programmables
fig.1 eeprom-uvprom
Les microprocesseur s'appuient, pour fonctionner, d'une mémoire programme qui leur permet de démarrer à la mise sous tension. Et pour fournir quelques fonctions primitives. Cette mémoire programme est stockée en ROM (Read Only Memory). Ce type de mémoire non volatile, peut-être programmable ou non. Dans ce dernier cas, le contenu est "fondu" en usine ou programmé sans possibilité de modification.
Quand les ROM sont programmables, cas beaucoup plus courant, ont parle de PROM et plus précisemment d'EPROM. Leur programmation se fait électriquement. Pour, cela on utilise un programmateur comme celui montré sur cette page..
En revanche, leur re-programmation nécessite un effacement préalable. Cet effacement se fait de 2 façons :
En revanche, leur re-programmation nécessite un effacement préalable. Cet effacement se fait de 2 façons :
- électriquement. Dans ce cas, l'effacement est assuré par le programmateur lui-même.
- par exposition aux rayons UV à travers une fenêtre de quartz située la surface supérieure du composant.
Effacement d'une UVPROM
fig.2 Effacement d'un uvprom
Une mémoire EPROM (rarement EROM ) ou une mémoire morte programmable effaçable est un type de puce mémoire qui conserve ses données lorsque son alimentation est coupée. La mémoire de l'ordinateur capable de récupérer les données stockées après une mise sous tension et une remise sous tension est appelée non volatile . C'est un ensemble de transistors à grille flottante programmés individuellement par un dispositif électronique qui fournit des tensions plus élevées que celles normalement utilisées dans les circuits numériques. Une fois programmée, une EPROM peut être effacée en l'exposant à une source de lumière ultraviolette puissante (telle qu'une lumière à vapeur de mercure). Les EPROM sont facilement reconnaissables à la fenêtre en quartz fondu transparente située dans la partie supérieure de l'emballage, à travers laquelle la puce de silicium est visible et qui permet l'exposition à la lumière ultraviolette au cours de l'effacement.
Chaque emplacement de stockage d’une EPROM est constitué d’un seul transistor à effet de champ . Chaque transistor à effet de champ est constitué d'un canal situé dans le corps semi-conducteur du dispositif. Des contacts de source et de drain sont établis avec les régions situées à la fin du canal. Une couche isolante d'oxyde est formée sur le canal, puis une électrode de grille conductrice (silicium ou aluminium) est déposée et une couche épaisse supplémentaire d'oxyde est déposée sur l'électrode de grille. L'électrode à grille flottante n'a pas de connexions avec les autres parties du circuit intégré et est complètement isolée par les couches d'oxyde environnantes. Une électrode de grille de contrôle est déposée et un autre oxyde la recouvre. [2]
Pour extraire des données de la mémoire EPROM, l'adresse représentée par les valeurs au niveau des broches d'adresse de la mémoire EPROM est décodée et utilisée pour connecter un mot (généralement un octet sur 8 bits) de la mémoire aux amplificateurs tampons de sortie. Chaque bit du mot a la valeur 1 ou 0, selon que le transistor de stockage est activé ou désactivé, qu'il soit conducteur ou non conducteur.
L'état de commutation du transistor à effet de champ est contrôlé par la tension sur la grille de commande du transistor. La présence d'une tension sur cette grille crée un canal conducteur dans le transistor, l'allumant. En effet, la charge stockée sur la grille flottante permet de programmer la tension de seuil du transistor.
Pour stocker des données dans la mémoire, il faut sélectionner une adresse donnée et appliquer une tension plus élevée aux transistors. Cela crée une décharge d'avalanche d'électrons, qui ont suffisamment d'énergie pour traverser la couche d'oxyde isolante et s'accumuler sur l'électrode de grille. Lorsque la haute tension est supprimée, les électrons sont piégés sur l'électrode. [3] En raison de la valeur isolante élevée de l'oxyde de silicium entourant la porte, la charge stockée ne peut pas fuir facilement et les données peuvent être conservées pendant des décennies.
Le processus de programmation n'est pas réversible électriquement. Pour effacer les données stockées dans le réseau de transistors, une lumière ultraviolette est dirigée sur la puce . Les photons de la lumière UV provoquent une ionisation au sein de l'oxyde de silicium, ce qui permet à la charge stockée sur la grille flottante de se dissiper. Puisque toute la matrice de mémoire est exposée, toute la mémoire est effacée en même temps. Le processus prend plusieurs minutes pour des lampes UV de tailles convenables; la lumière du soleil effacerait une puce en quelques semaines et un éclairage fluorescent d' intérieur sur plusieurs années. [4] En règle générale, les EPROM doivent être retirées de l’équipement à effacer, car il n’est généralement pas pratique d’incorporer une lampe UV pour effacer les pièces en circuit. La mémoire de lecture programmable effaçable électriquement ( EEPROM ) a été développée pour fournir une fonction d’effacement électrique et a maintenant principalement remplacé des pièces effacées aux ultraviolets.
Comme la fenêtre de quartz est coûteuse à fabriquer, des puces OTP (programmables une fois) ont été introduites; dans ce cas, la matrice est montée dans un boîtier opaque et ne peut donc pas être effacée après la programmation - cela évite également de tester la fonction d'effacement, ce qui réduit encore les coûts. Des versions OTP des microcontrôleurs EPROM et EPROM sont fabriquées. Cependant, la mémoire EPROM OTP (qu’elle soit séparée ou intégrée à une puce plus grande) est de plus en plus remplacée par la mémoire EEPROM pour les petites tailles, où le coût de la cellule n’est pas trop important, et par le flash pour les grandes tailles.
Une EPROM programmée conserve ses données pendant un minimum de dix à vingt ans [5], beaucoup conservent encore des données après 35 ans ou plus et peuvent être lues un nombre illimité de fois sans affecter la durée de vie. La fenêtre d’effacement doit rester recouverte d’une étiquette opaque pour éviter tout effacement accidentel par les rayons UV du soleil ou les flashes de l’appareil. Les anciennes puces de BIOS du PC étaient souvent des EPROM, et la fenêtre d’effacement était souvent recouverte d’une étiquette adhésive contenant le nom de l’éditeur du BIOS , la révision du BIOS et une notice de copyright. Souvent, cette étiquette était recouverte d'une feuille d'aluminium pour assurer son opacité aux UV.
L'effacement de la mémoire EPROM commence à se produire avec des longueurs d'onde inférieures à 400 nm . Un temps d'exposition à la lumière du soleil d'une semaine ou de trois ans pour un éclairage fluorescent dans la pièce peut provoquer un effacement. La procédure d'effacement recommandée est l'exposition aux rayons ultraviolets à 253,7 nm d'au moins 15 W / cm 2 , généralement obtenue en 20 à 30 minutes avec la lampe à une distance d'environ 2,5 cm.
Pour extraire des données de la mémoire EPROM, l'adresse représentée par les valeurs au niveau des broches d'adresse de la mémoire EPROM est décodée et utilisée pour connecter un mot (généralement un octet sur 8 bits) de la mémoire aux amplificateurs tampons de sortie. Chaque bit du mot a la valeur 1 ou 0, selon que le transistor de stockage est activé ou désactivé, qu'il soit conducteur ou non conducteur.
L'état de commutation du transistor à effet de champ est contrôlé par la tension sur la grille de commande du transistor. La présence d'une tension sur cette grille crée un canal conducteur dans le transistor, l'allumant. En effet, la charge stockée sur la grille flottante permet de programmer la tension de seuil du transistor.
Pour stocker des données dans la mémoire, il faut sélectionner une adresse donnée et appliquer une tension plus élevée aux transistors. Cela crée une décharge d'avalanche d'électrons, qui ont suffisamment d'énergie pour traverser la couche d'oxyde isolante et s'accumuler sur l'électrode de grille. Lorsque la haute tension est supprimée, les électrons sont piégés sur l'électrode. [3] En raison de la valeur isolante élevée de l'oxyde de silicium entourant la porte, la charge stockée ne peut pas fuir facilement et les données peuvent être conservées pendant des décennies.
Le processus de programmation n'est pas réversible électriquement. Pour effacer les données stockées dans le réseau de transistors, une lumière ultraviolette est dirigée sur la puce . Les photons de la lumière UV provoquent une ionisation au sein de l'oxyde de silicium, ce qui permet à la charge stockée sur la grille flottante de se dissiper. Puisque toute la matrice de mémoire est exposée, toute la mémoire est effacée en même temps. Le processus prend plusieurs minutes pour des lampes UV de tailles convenables; la lumière du soleil effacerait une puce en quelques semaines et un éclairage fluorescent d' intérieur sur plusieurs années. [4] En règle générale, les EPROM doivent être retirées de l’équipement à effacer, car il n’est généralement pas pratique d’incorporer une lampe UV pour effacer les pièces en circuit. La mémoire de lecture programmable effaçable électriquement ( EEPROM ) a été développée pour fournir une fonction d’effacement électrique et a maintenant principalement remplacé des pièces effacées aux ultraviolets.
Comme la fenêtre de quartz est coûteuse à fabriquer, des puces OTP (programmables une fois) ont été introduites; dans ce cas, la matrice est montée dans un boîtier opaque et ne peut donc pas être effacée après la programmation - cela évite également de tester la fonction d'effacement, ce qui réduit encore les coûts. Des versions OTP des microcontrôleurs EPROM et EPROM sont fabriquées. Cependant, la mémoire EPROM OTP (qu’elle soit séparée ou intégrée à une puce plus grande) est de plus en plus remplacée par la mémoire EEPROM pour les petites tailles, où le coût de la cellule n’est pas trop important, et par le flash pour les grandes tailles.
Une EPROM programmée conserve ses données pendant un minimum de dix à vingt ans [5], beaucoup conservent encore des données après 35 ans ou plus et peuvent être lues un nombre illimité de fois sans affecter la durée de vie. La fenêtre d’effacement doit rester recouverte d’une étiquette opaque pour éviter tout effacement accidentel par les rayons UV du soleil ou les flashes de l’appareil. Les anciennes puces de BIOS du PC étaient souvent des EPROM, et la fenêtre d’effacement était souvent recouverte d’une étiquette adhésive contenant le nom de l’éditeur du BIOS , la révision du BIOS et une notice de copyright. Souvent, cette étiquette était recouverte d'une feuille d'aluminium pour assurer son opacité aux UV.
L'effacement de la mémoire EPROM commence à se produire avec des longueurs d'onde inférieures à 400 nm . Un temps d'exposition à la lumière du soleil d'une semaine ou de trois ans pour un éclairage fluorescent dans la pièce peut provoquer un effacement. La procédure d'effacement recommandée est l'exposition aux rayons ultraviolets à 253,7 nm d'au moins 15 W / cm 2 , généralement obtenue en 20 à 30 minutes avec la lampe à une distance d'environ 2,5 cm.